JP4413005B2

JP4413005B2 - 断熱壁構造

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Publication number: JP4413005B2
Application number: JP2003435150A
Authority: JP
Inventors: 恭彬福田; 博文塩地; 盛一吉川
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2023-12-26
Also published as: JP2005194695A

Description

本発明は断熱壁構造に関し、さらに詳しくは通湿性に優れた断熱壁構造に関する。

従来、発泡スチロール等を面材の間に充填して、断熱性等を改良した断熱パネルについて種々提案されている（たとえば、特許文献１）。しかしながら、これらの断熱パネルは断熱性、防音性、軽量性を改良しようとするものであり、通湿性を有するとはいい難いものである。

特開平１１−２８０１７０号公報

本発明は、断熱性、防音性（遮音・吸音）、防火・耐火性、軽量性に加えて、さらに優れた通湿性を有する断熱壁構造を提供するものである。

本発明の要旨は、枠組とこの枠組の片面に取付けられた面材からなる構造パネルであり、構造パネル内には発泡体が充填され、発泡体と枠組および/または面材との間に面材の厚み方向に通気性を付与しうる通気性スペーサが設けられている断熱構造パネルにおいて、面材のない側に不定形充填材を用いてもう1つの片面を形成してなり、発泡体が不連続気孔を有し、かつ面材の厚み方向に通気性を付与しうる通気性スペーサが発泡体間に装入され、発泡体と枠組および/または面材との間に設けられる該通気性スペーサと発泡体間に装入される該通気性スペーサは、フェルト、シート、メッシュもしくは接着剤である断熱壁構造にある。

本発明によれば、断熱性、防音性（遮音・吸音）、防火・耐火性、軽量性に加えて、さらに優れた通湿性を有する断熱壁構造を得ることができる。

本発明に係る壁構造に用いられる断熱構造パネルは、枠組とこの枠組の片面に取付けられた面材からなる構造パネルであり、構造パネル内には発泡体が充填され、発泡体と枠組および/または面材との間に通気性スペーサが設けられている。そして、面材のない側には不定形充填材を用いてもう1つの片面を形成して壁構造が形成される。その枠組として形状、材質は特に制限されない。枠組の形状は目的により適宜選択されるが、４辺形、その中に１〜２本程度の横および/または縦枠を付加したもの等が一般的である。また、枠組の材質は木材、金属、セラミック系等のいずれであってもよいが、好適には木材もしくは下記の面材と同一のものを用いうる。面材の枠組への片面取り付けは、通常構造パネルの外壁側であり、取り付け手段は特に制限されない。

この片面材は好適には通湿性材料からなり、この通湿性は透湿抵抗が１〜６m^２h・mmHg/ｇ、好ましくは２〜５m^２h・mmHg/ｇ、である性質を有することを意味する。このような通湿性材料としては、ケイ酸カルシウム、ゼオライト、珪藻土もしくはアロフェンを主体とするもの、または木材、等が挙げられるが、好適には基材に未膨張バーミキュライトを基材に配合してなり、かつその配合量が全組成物（固形分）の３〜７０質量％である組成物を成形して得られものが挙げられる。

この基材は、後述するバーミキュライトの特性を実質的に劣化させないものであれば特に制限されないが、親水性であるのが好適である。このような親水性基材としては、たとえば、石膏、セメント、ケイ酸カルシウム、スラグ石膏またはこれらの類似物が挙げられる。これらは適宜併用することもできる。石膏は無水もしくは含水塩のいずれであってもよく、セメントもポルトランドセメントをはじめとする各種セメントを使用し得る。この場合、骨材および混和材が使用される。また、ケイ酸カルシウムとしては、とくに制限されないが、ケイ酸質原料と石灰をオートクレーブ中で水熱反応させて得られるもの（トバモライトもしくはゾノトライト）が一般的である。スラグ石膏は、高炉水砕スラグ粉末を２０〜４０％含み、２水石膏（排脱石膏）を６０〜８０％、ポルトランドセメント１〜５％混合されたものが一般的である。

一方、上記基材に配合されるバーミキュライト（ヒル石）は、ＳｉＯ_２、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３を主成分とする、黒雲母に類似した薄片状の鉱物であり、一般的な黒雲母系、緑泥石系のいずれでもよく、産地により組成等に差異があっても使用し得る。比表面積(窒素吸着法)は通常１０ｍ^２／ｇ以下である。粒径も特に制限されないが、通常、５ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以下,特に好ましくは０．５ｍｍ以下である。

本発明においては、このようなバーミキュライトを実質的に未膨張の状態で使用する。すなわち、バーミキュライトは、通常１０〜２０％程度の水を含んでおり、高温（層間水が脱離し始める約３２０℃から１０００℃）での急激な加熱により脱水され、層に垂直の方向に著しく膨張して、ヒルのように伸び多孔体となる（多くは１０００℃、１〜２秒で、もとの厚さの１０〜３０倍）。したがって、本発明においては実質的にこのような膨張を得ていないものが使用される。

さらに本発明においては、このバーミキュライトを基材に配合するに先立ち、活性化処理したものを用いるのが好適である。活性化処理は、バーミキュライトが吸着している有機物もしくは無機物を離脱させ、本来有する調湿、吸着性能等を再構成・回復させることを目的とする。たとえば、加圧水蒸気処理、煮沸処理等が挙げられるが、好ましくは１０５℃〜２００℃の飽和蒸気圧での水蒸気処理によることができる。

また、特に基材がケイ酸カルシウム系である場合には、活性化処理されていないバーミキュライトを水熱反応前に配合しても、その後にたとえば１５０℃〜２００℃程度の飽和蒸気圧でオートクレーブ処理を受けるので、結果的に活性化処理がなされることになる。

基材へのバーミキュライトの配合は、その配合量が全組成物（固形分）の３〜７０質量％、好ましくは１０％〜５０質量％になるように行われる。基材の種類、目的とする建材の性能、たとえば調湿度等、に応じて選ばれるが、好適な吸放湿の量および速度を得るためのバーミキュライトの十分なチャンネリング（ネットワーク）を形成させるには、一般的には１５質量％以上が特に好ましい。

上記の組成物には、上記の未膨張バーミキュライトのほかに、その他の目的のために建材にそれぞれの基材に固有に用いられる種々の配合材、さらには、その他を適宜配合し得る。その種類、配合量は、常法によることができる。たとえば、骨材、補強材、混和剤、軽量化材等、より具体的にはパルプ、セルロース繊維、ガラス繊維、ヒュームドシリカ、発泡ガラス、シラスバルーン、アルミナバルーン、パーライト、ワラストナイト、セピオライト、砂利、砂、有機バインダー等が適宜選択される。

得られる組成物は、抄造成形、押出し成形、プレス成形、鋳込み成形等の常法により、ボード等の所望の形状、大きさの面材とすることができる。一般的にはボードの場合、工業的には、いわゆる抄造機を用いた抄造成形が選ばれる。

このように未膨張バーミキュライトを用いて得られる面材は、通湿性を有し、適度な放湿特性を有するので、調湿機能に優れる。たとえば、吸湿および放湿のバランス、量および速度に優れる。したがって、結露、ソリ等を防止でき、さらにはカビ、ダニ等の繁殖を効果的に抑制できる。さらに、面材の内側、たとえば発泡体の表面、で結露が発生しても、面材は吸水性に優れているため外側に水を吸水、放出しうる。さらに、消臭機能に優れる。たとえば、本発明の面材は、ホルムアルデヒド，トルエン，キシレン等の揮発性化学物質もしくは臭いのあるガス類を吸着・分解しうる。

本発明において片面材の裏面側に配置される発泡体としては、好適にはたとえばポリスチレン、ポリエチレン、ポリウレタン等のプラスチック発泡体が挙げられるが、特にポリスチレンが好適である。発泡体の形状は特に制限されないが、施工の容易さ等の点から、ブロック状であるのが好適であり、適宜その大きさに応じてレンガ積みのように縦および横方向に構成される。この発泡体は面材の厚み方向に連続気孔を有するのが好適であるが、スリットもしくは貫通孔を有するときには不連続気孔であってもよい。

本発明において、発泡体と枠組および/または面材との間に通気性スペーサが設けられるとき、スペーサは面材の厚み方向に気体を拡散し、かつ発泡体の変形を防止する機能を有する。具体的にはスペーサは不織布等のフェルト；パルプシート、バブルドシート等のシート；メッシュ；ワイヤ；接着剤（モルタル、樹脂モルタル、水ガラス等）等を用いることができる。

発泡体が面材の厚み方向に不連続気孔を有し、しかもスリットもしくは貫通孔を有しないときには、発泡体間に通気性スペーサを装入して面材の厚み方向に通気性を付与しうるが、この場合特に通気性を保持するために上記の接着剤が好適である。

さらに、本発明においては、発泡体に設けられた係合部を用いて面材と発泡体を接合し、その間に上記のスペーサを用いることもできる。このような係合部としては、特に制限されないが、好適には蟻足が挙げられ、スペーサとしてモルタルもしくは樹脂モルタルを用いることにより剛体感を生じ、漆喰壁的な感触を付与しうる。

本発明の断熱パネル同士は締結金具で締結され、締結具としては、くぎ、小ねじ、ボルト・ナット、びょう、ステープルもしくはピンが好適に使用される。

本発明においては、断熱パネルは柱、間柱、梁等の構造部材にハンギングして取付けることもできる。

本発明においては、上記のように、断熱パネルの片面材のない側には不定形充填材を充填してもう1つの片面を形成して壁構造が形成される。このような不定形充填材としては、通気性はあるが撥水性のものが好適であり、特に好適にはモルタル、樹脂モルタルもしくは漆喰が用いられる。充填方法は特に制限されず、常法によることができる。たとえば、コテ塗り、吹付け塗り等によることができる。不定形充填材の充填前に発泡体上に不織布等のフェルト；パルプシート、バブルドシート、透湿防水シート等のシート；メッシュ；ワイヤ等のスペーサを配置することもできる。

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお部は質量部を表わす。
参考例１
ケイ酸質原料としてケイ石粉末２７部、石灰質原料として消石灰２７部および補強繊維としてパルプ６部、さらに未膨張バーミキュライト（南ア産、粒径０．２５〜０．５ｍｍ）４０部を出発原料として、これらに水を添加して混合し固形分約１２％のスラリーとし、抄造機により生シートを形成させた後，オートクレーブ中（１６０〜１８０℃、約１０時間）で加圧養生させ、ついで８０℃未満で所定の含水率になるまで乾燥させ、ケイ酸カルシウムボード（９１０ｍｍ×１８２０ｍｍ×９.５ｍｍ）を得た。
参考例２
ケイ石粉末４２部、消石灰４２部、パルプ６部および未膨張バーミキュライト１０部を用いて参考例１と同様にして珪酸カルシウムボードを得た。
参考例３
スラグ粉末４４部、排煙脱硫石膏粉末４４部、パルプ７部および未膨張バーミキュライト５部に水を添加して混合し固形分約１２％のスラリーとした。ついで，抄造機で生シートを形成し、その後約８０℃で約１２時間、蒸気養生させ、さらに８０℃未満で乾燥させてスラグ石膏ボード（９１０ｍｍ×１８２０ｍｍ×９.５ｍｍ）を得た。
参考例４
半水石膏６０部、未膨張バーミキュライト４０部および水２４部を混合し、得られた混合物を所定の型に鋳込み成形して板状とし、ついで常温で養生し、さらに８０℃未満で乾燥して石膏ボード（９１０ｍｍ×１８２０ｍｍ×９.５ｍｍ）を得た。
参考例５
セメント５４部、フライアッシュ２５部、パルプ６部、未膨張バーミキュライト５部およびパーライト１０部に水を添加して混合し固形分約１２％のスラリーとした。ついで，抄造機で生シートを形成し、その後約４０〜７０℃で約１２時間、蒸気養生させ、ついで取り出して自然養生させてセメントボード（９１０ｍｍ×１８２０ｍｍ×９.５ｍｍ）を得た。

参考例１〜５で得られたボードは、いずれも透湿抵抗２〜５m^２h・mmHg/ｇ（たとえば参考例１：約３．６m^２h・mmHg/ｇ）を有するものであった。
実施例１
参考例１〜５で得られたボードを面材として用いて、木製の枠組（四辺＋中央に縦１つ）の片面にビスで取り付け、さらにポリスチレン製のブロック状発泡体（幅１２０×長さ３００×高さ２２０ｍｍ）（面材の厚み方向にスリットを有する）を充填し、面材の裏面にはフェルトを配置して、図１に示す断面を有する片面型断熱パネルを得た（１は枠組、２は面材、３は発泡体、４はスペーサを示す）。得られた断熱パネルの片面材のない側に不定形充填材として漆喰を用いて充填して片面５を形成させて断熱壁構造を得た。得られた断熱壁構造は、断熱性、防音性（遮音・吸音）、防火・耐火性、軽量性に加えて、さらに優れた通湿性を有していた。

本発明によれば、優れた特性を有する断熱壁構造を得ることができる。

本発明の断熱パネルの１実施態様を示す断面図。

符号の説明

１…枠組
２…面材
３…発泡体
4…スペーサ
５…片面（不定形充填材）

Claims

枠組とこの枠組の片面に取付けられた面材からなる構造パネルであり、構造パネル内には発泡体が充填され、発泡体と枠組および/または面材との間に面材の厚み方向に通気性を付与しうる通気性スペーサが設けられている断熱構造パネルにおいて、面材のない側に不定形充填材を用いてもう1つの片面を形成してなり、発泡体が不連続気孔を有し、かつ面材の厚み方向に通気性を付与しうる通気性スペーサが発泡体間に装入され、発泡体と枠組および/または面材との間に設けられる該通気性スペーサと発泡体間に装入される該通気性スペーサは、フェルト、シート、メッシュもしくは接着剤である断熱壁構造。
不定形充填材がモルタル、樹脂モルタルもしくは漆喰である請求項１記載の断熱壁構造。
面材が透湿抵抗が１〜６m^２h・mmHg/ｇである性質を有する通湿性材料からなる請求項１もしくは２記載の断熱壁構造。
片面材の面材が未膨張バーミキュライトを基材に配合してなり、かつその配合量が全組成物（固形分）の３〜７０質量％である組成物を成形して得られる請求項１もしくは２記載の断熱壁構造。
基材が、石膏、セメント、ケイ酸カルシウム、スラグ石膏の一種以上から選択される請求項４記載の断熱壁構造。
成形が抄造成形、押出し成形、プレス成形もしくは鋳込み成形である請求項４記載の断熱壁構造。
発泡体がプラスチック発泡体である請求項１〜６のいずれか記載の断熱壁構造。
発泡体がブロック状である請求項１〜７のいずれか記載の断熱壁構造。
断熱パネル同士が締結金具で締結される請求項１〜８のいずれか記載の断熱壁構造。